《双碳目标下必须加快能源技术创新》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-31
  • “国家能源集团宣布将在‘十四五’时期实现清洁可再生能源的跨越式发展,计划新增装机7000-8000万千瓦。”在接受记者采访时,国家能源集团北京低碳清洁能源研究院(下称“低碳院”)院长卫昶说。
    自2020年9月我国提出“30·60”双碳目标至今,能源企业纷纷加快行动,多家能源央企近期陆续公布了行动计划,卫昶指出,可再生能源的规模化、传统能源的碳减排、能源细分领域的技术创新和碳市场的有序发展非常重要。
    ■可再生能源、碳减排双管齐下
    “我国目前的能源结构中,煤炭仍占很大的比重,对中国来讲,要实现碳达峰、碳中和的目标,面临很大挑战,我们必须大规模发展可再生能源。”卫昶向记者坦言,“但好在我国可再生能源已经有了很好的产业基础,风电、光伏等清洁能源的发电成本已出现了大幅下降,前景非常光明。”
    在卫昶看来,由于可再生能源自身天然的不确定性和间歇性,以及电网系统的灵活性和兼容性仍有待提高,基于智慧电网的技术创新以及储能技术的提升和大规模应用不可或缺。
    卫昶认为,在大力发展可再生能源的同时,不能忽视化石能源的碳减排,尤其是燃煤发电碳排放的大幅度降低仍然是一个挑战,产能限制和效率提升是短期可能实现的途径,但最终还是要归结到二氧化碳的捕集、封存或者应用(即“CCS”或“CCUS”),这亟待技术突破以实现其规模化和成本降低。
    “二氧化碳的最终去处是关键。”卫昶说,“一方面封存的成本依然偏高,而且要考虑封存后的长期稳定性;另一方面应用的需求与排放量不匹配,而且二氧化碳转化技术距离实际应用依然很远。二氧化碳封存和转化可能是并存的路径”。
    ■成本问题是“相对的”
    在卫昶看来,推动可再生能源大规模并网应用和化石能源碳排放的大幅度降低以光伏、风电、储能、CCUS等领域的技术创新和技术突破为前提。他说:“在风电领域,海上风电的大规模开发将会成为行业的一大增长亮点。在光伏领域,除组件本身效率的进一步提升外,从集中式到分布式、进一步到移动式甚至可穿戴式光伏应用场景的变化也值得期待。在储能方面,成本依然会有较大的提升空间,不论是当前广泛应用的锂电池,还是正在兴起的大规模高安全性能的液流电池储能系统,在未来都将会有更大的应用前景。”
    卫昶提到,储能不仅仅是储电这一种形式,储热、储氢等领域都是亟待开发的“新星”。“事实上,在太阳能领域,由光转换为热的效率远比光转化为电更高,如何将太阳能以热的形式储存起来,直接用于对高品质热有较大需求的领域,或许是未来值得重视的技术创新领域。
    尽管技术前景颇为乐观,但从目前国内技术研发现状来看,不论是大规模储能,或是“绿氢”和储热等新兴领域,“成本之困”始终是业内关注的一大焦点,企业怎么算“经济账”?
    在卫昶看来,成本问题都是“相对的”,随着全国碳市场的逐步建立成熟,低碳技术的应用也将迎来新动力。“从商业维度来讲,成本应是企业最为重要的考量因素。”卫昶指出,“如果二氧化碳减排能够有充分的价值体现,成本的计算方式就有所不同,新技术的发展成本就会是相对的。”
    ■新兴技术产业链有待打通
    卫昶认为,对于氢能、光热等新兴领域而言,打通全产业链将更加利于降本。
    “以氢能为例,目前我国氢能行业还在产业发展初期,未来有很大的发展潜力。在可再生能源电解制氢方面,随着可再生能源成本的降低、电解效率的提升、新型制氢办法的推动,都会进一步降低制氢成本,同样加氢站的大规模建设和使用也会有效降低加氢设备的成本。我国目前氢能发展基础设施建设尚不完全,国内在营加氢站数量还不够多,氢能产业链发展也不完整,这导致了氢能应用的整体成本偏高。此外氢能领域中部分关键零部件尚不能国产化,甚至还存在‘卡脖子’的现象,直接导致了成本居高不下。”卫昶表示。
    “同理,光热领域也面临着类似的问题。事实上,低碳院目前也正研发最新的储热材料,取得了很好的进展,但光热这一领域仍面临着尚未规模化、产业链不成熟的瓶颈,要进行大规模推广尚需时日。”卫昶称。

  • 原文来源:http://www.cnenergynews.cn/huanbao/2021/03/31/detail_2021033194553.html
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    • 我国光伏产业进入新一轮扩产周期。中国光伏行业协会的数据显示,2021年初至2022年11月,我国光伏规划扩产项目超过480个,其中不乏投资额更高、技术更新的N型TOPCon太阳能电池或组件项目,百花齐放的技术发展态势明显,竞争愈发激烈。 图为英利能源高效组件智能工厂 在英利能源发展有限公司董事长尹绪龙看来,创新是光伏产业发展的主线,良性竞争是促使光伏产业迅猛发展的关键。“随着碳达峰、碳中和目标的提出,光伏产业发展机遇空前,行业持续走热。市场期待光伏成为能用、可用、实用的优质清洁能源,要达到社会和消费者的期望,就必须依靠竞争。” 创新方向渐明 “光伏产业化始于2004年,电池效率从当时的约10%提升到目前的25%左右,即同样面积的发电量达到此前的2.5倍。”尹绪龙表示,“组件成本降幅达到90%。工艺技术及设备技术的进步降低了产品成本,提高了电池转换效率。” 如今,光伏已经成为最具成本竞争优势的清洁能源,同时技术的迭代升级也推动光伏供应链实现规模性经济生产,产能扩张迅速。不过,尹绪龙强调,未来的技术创新将不仅依靠装备、工艺技术和材料,而是以新型电池结构的研发及产业化为方向。 目前,P型PERC电池是市场主流,据德国哈梅林太阳能研究所推算,其理论效率约在24.5%,而N型TOPCon电池的理论效率可达28.7%。市面上P型PERC产品效率越来越接近理论极限,N型TOPCon产品则因理论效率更高被看作是新一代产业化技术。 “N型TOPCon一直是我们重点布局的技术之一。‘十三五’时期,我们牵头完成了‘高效同质结N型单晶硅双面发电太阳电池(TOPCon电池)产业化关键技术研究与产线示范’项目,突破制约电池技术发展的瓶颈,提升了电池的整体性能,建成了产业化关键技术研究及示范线。系列成果引领了光伏产业技术进步,为光伏行业N型TOPCon电池产业化提供了重要保障和支撑,具有里程碑式的意义。”尹绪龙说。 技术拐点将至 中国光伏行业协会的数据显示,2019年以前,N型和P型产品实验室效率刷新纪录的频率基本持平,随后N型技术快速发展,N型破纪录次数远超P型。2022年,我国光伏晶硅电池实验室效率刷新14次,其中10次为N型电池。2022年,N型TOPCon和异质结电池市场占比达8.9%,较2021年的3%大幅提升,预计2023年将达到21.1%。 尹绪龙指出,中国光伏企业不仅要站起来,更要走得稳、跑得快,这就需要打造核心竞争力。作为我国少有的在国际竞争中掌握话语权的产业,刻在中国光伏产业发展基因里的就是技术创新。而新技术研发成功与否,关键在于其能否投入市场,实现规模化、产业化、商业化运行。 N型TOPCon正站在发展的新航道。随着N型TOPCon技术成熟度不断提升,产业加速扩产。2022年8月,英利能源5吉瓦高效N型太阳能电池材料产业园开工,预计今年投产。2023年开年以来,麦迪科技、横店东磁等多家光伏上市企业宣布,拟投建N型TOPCon产品相关产线,投资热度不减。在此情况下,市场出现“光伏产业竞争进入白热化”“警惕产能过剩”的声音。 对此,尹绪龙认为,光伏是一个市场化很充分的行业,充分的发展与竞争,促使产业技术创新、迭代加速。市场决定产业潜力,市场需求引发产业技术拐点,倒逼企业不断推陈出新。“一旦光伏进入规模化应用阶段,其未来发展必然要靠创新和技术进步。产业内的良性竞争将给产业带来积极影响,引领产业技术进步。” 持续加大投入 在采访中,尹绪龙多次强调,在碳达峰、碳中和目标下,作为未来我国重要的能源之一,光伏必将站上历史舞台,成为未来发展的强劲引擎。“要提高光伏电力在可再生能源中的比例,推动居民、企业等各类人群采纳光伏用电,就要推动光伏成本的下降。目前,全球光伏行业的重点已经从降低资本支出转向降低项目度电成本,而成本的下降有赖于技术的不断进步以及规模效应的不断扩大。因此,要持续关注光伏技术发展动向。” 国家能源局联合科学技术部发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》明确提出,创新是引领能源发展的第一动力,将能源技术及其关联产业培育成带动我国相关产业优化升级的新增长点。“因此,未来我们仍将关注光伏技术的创新与发展,持续加大投入。一方面继续推动TOPCon等技术快速产业化,支撑能源产业高质量发展,助力高效、安全、绿色的清洁能源体系建设;另一方面将重点支撑新型电力系统的建设,构筑更高效、更经济、更可靠的光伏用电方案。”尹绪龙说。 此外,尹绪龙还透露:“N型TOPCon是我们2023年发力的重点,希望N型产品在国外市场和国内高端市场销售上取得突破。要把技术创新的每一步都做扎实,接受市场的检验,真正让消费者用得上、用得起、用得好。”